Ko par vīrusu atklāj gēnu mutācijas? (23)

Paskaidrojiet, lūdzu, ko īsti nozīmē jaunatklātās koronovīrusa ģenētiskā koda mutācijas?

Vīrusa genomā Latvijā ir atrastas 12 jaunas mutācijas, lai gan vīrusam kopš tā izplatīšanās ir radušās daudz vairāk izmaiņu, un šo izmaiņu kopums raksturo vīrusu. No katra cilvēka izdalītais vīrusa paraugs ir unikāls pēc sekvences (sekvencēšana ir molekulārās bioloģijas pētniecības metode, ar kuru tiek noskaidrota gēnu struktūra ģenētiskajā materiālā), un tas ir viens no iemesliem, kāpēc gribam noskaidrot izmaiņu secību vīrusā.

Vai tas nozīmē, ka katrā cilvēkā vīruss ir nedaudz atšķirīgs?

Nokļūstot cilvēkā, vīruss strauji vairojas, proti, infekcijas laikā cilvēkā nomainās daudzas vīrusu paaudzes. Tas nozīmē, ka dzīves ciklu laikā vīruss savā genomā uzkrāj daudzas izmaiņas, ko saucam par mutācijām. Kad vīruss pamet saimniekorganismu un nokļūst nākamajā, tas līdzi nes mutācijas.

Tas dod mums iespēju atšķirt konkrēto vīrusu no iepriekšējiem vīrusa variantiem - katram jaunajam ir nelielas izmaiņas. 

Pat bez mutācijām, kas pirmo reizi parādījušās Latvijā, mēs vīrusu varam sagrupēt pēc mutācijām, ko tas ieguvis iepriekšējos vairošanās ciklos, esot citos cilvēkos, citās valstīs.  

Kā var noteikt, ka Covid-19 izraisošais vīruss Latvijā ieceļojis tieši no Ķīnas, Beļģijas, Francijas, Lielbritānijas, ja tas ir nedaudz atšķirīgs katram inficētajam indivīdam, respektīvi, Džona vīruss ir savādāks kā Svena vai Čena?

Noteiktā valstī vīrusi savā starpā būs līdzīgāki nekā citās populācijās, kur paguvuši attīstīties. Jo mazāk pārnešu jeb saimniekorganismu vīrusam bijis, jo tas būs līdzīgāks. Vīrusi, kas nokļuva un sāka izplatīties Latvijā, būs savā starpā līdzīgāki un atšķirsies no vīrusa, kas bija Uhaņā. Ar matemātiskām programmām apstrādājot daudzās vīrusa izmaiņas, varam uzzīmēt tā dzīvības koku un izsekot, kā vīruss nokļuvis Latvijā, pārvietojoties no cilvēka uz cilvēku. Tas ir viens no iemesliem, kāpēc jāveic sekvencēšana, jo, piemēram, ja cilvēks ir inficējies, bet kā - nav zināms, sekvencēšana var palīdzēt saprast, kā infekcija Latvijā izplatījusies, un tas dod iespēju atbilstoši rīkoties.  Piemēram, varam redzēt, vai vīruss izplatījies ārstniecības iestādē vai kaut kur citur. 

Vai patiešām vīruss Uhaņas tirgū atšķiras no vīrusa Itālijas modes namā un  tas savukārt no vīrusa Latvijas “Zilā krusta” patversmē?

Vīrusa genomu veido veido 30 000 burtiņu virkne. Pētniecības metode ir tik jutīga, ka  ar to var noskaidrot visu šo 30 000 garo burtu virkni. Ir skaidrs, kā vīrusa suga ir viena un tā pati - līdzības ar pirmo variantu, kas bija Ķīnā, var viegli atrast, bet var redzēt arī to, ka vīruss ir attīstījies. Patiesībā vienā vīrusā izmaiņu skaits ir astoņas, deviņas, dažiem desmit vai vairāk. Vīruss būtiski nav mainījies, bet svarīgi, ka izmaiņas notikušas genoma dažādās vietās. Tādējādi vīruss iegūst unikālu rokrakstu, ko pētot var izsekot infekcijas ceļiem. 

Vai mutāciju rezultātā vīruss varētu kļūt bīstamāks cilvēkiem?

Pētot mutācijas, mēs uzreiz nevaram pateikt, ko tās var izmainīt pašā vīrusā - tas ir nākamais pētījumu līmenis. Šajā gadījumā ir svarīgi noskaidrot nevis cik daudz ir izmaiņu, bet kurā genoma pozīcijā tās notikušas, jo daži vīrusa gēni ir nozīmīgāki par citiem un spēj izmainīt to, kā uz vīrusu reaģē cilvēka imūnsistēma. Dažas izmaiņas var palielināt vīrusa spēju inficēt šūnas  - tātad liela nozīme ir tam, ko jaunās mutācijas, ko esam atraduši un kas nav konstatētas citur, varētu izmainīt vīrusā. Šobrīd raugoties, kādās vietās genomā mutācijas notikušas, var teikt, ka nekas nopietns atrasts nav. Pirmais, kam pievērsām uzmanību, ir “S” proteīns, kas atbild par iekļūšanu šūnā. Ir divas mutācijas, kas izskatās, ka proteīna struktūru nemaina.

Lai gan precīzi noteikt, vai vīruss kļuvis bīstamāks vai ne, iespējams, to salīdzinot ar klīniskajiem datiem, un tas ir viens no pētījuma mērķiem.

Salīdzinot vīrusa sekvences ar klīniskajiem datiem no slimniekiem, varēsim analizēt šo informāciju un izdarīt secinājumus. 

Vai koronavīrusiem mutācijas ir izteiktas?

Vidēji, jo koronavīrusi pieder ribonukleīnskābes (RNS) vīrusu grupai, kas pēc būtības ir daudz mainīgāki nekā dezoribonukleīnskābes (DNS) vīrusi. No šāda skatpunkta tie ir mainīgi. Vairojoties šādu vīrusu genomos kļūdas rodas biežāk un tās uzkrājas. Šis konkrētais vīruss mainīgo vīrusu grupā ir stabilāks, un tas ir saistīts ar atsevišķiem gēniem, kas spēj nedaudz piekoriģēt kļūdas. 

Šajā laikā mēs atceramies vēsturiskās epidēmijas un pandēmijas, piemēram, spāņu gripu, kas plosījās 20.gadsimta sākumā. Sākumā spāņu gripa nebija tik nāvējoša, bet tad nopļāva miljoniem pasaules iedzīvotāju.

Šobrīd grūti pateikt, kādi faktori bija noteicošie gripas izplatībā. Atcerēsimies, ka tas bija kara laiks, sarežģīts no epidemioloģiskā viedokļa - infekcijai bija raksturīga augsta izplatība, cilvēku organismi bija novājināti. To ir grūti salīdzināt. Vai spāņu gripa kļuva bīstamāka, vai arī rezultātu ietekmēja to cilvēku imunitāte, kuros vīruss nokļuva, pateikt nav iespējams. Tomēr vispārējā likumsakarība vīrusu evolūcijā ir:  tie kļūst mazāk bīstami, un tas ir saistīts ar dabiskās izlases principu. Jo ātrāk vīruss nogalina saimnieku, jo tam ir mazākas iespējas izplatīties. Lielāka iespēja izplatīties ir mazāk bīstamiem vīrusiem.  Jāsaprot, ka 20.gadsimta sākuma nežēlīgie evolūcijas principi nedarbotos mūsdienu attīstītajā medicīnas sistēmā, kas spēj ārstēt, vēl jo vairāk - šobrīd mūsu rokās ir daudz vairāk instrumentu nekā pirms simts gadiem, kad neviens nezināja, ka tādi gēni vispār eksistē. Ja mēs redzētu, ka kāda no mutācijām skar vīrusa gēnu, kas atbild par noteiktu funkciju, mēs pievērstu tam uzmanību.

Atgriežoties no koronavīrusa mutācijām - vai tās ietekmē citi vīrusi, kas ir organismā?

Ja iztēlojamies ne pārāk reālu situāciju, ka cilvēka šūnas ir inficētas ar līdzīgiem vīrusiem, piemēram SARS-1 un SARS-2, varbūt vīrusi varētu apmainīties ar ģenētisko informāciju, bet, ja vīrusu grupas būtiski atšķiras, mutācijas nerodas. Citu vīrusu klātbūtne gan varētu izmainīt slimības gaitu. 

Ja genoms ļauj izsekot vīrusa vēsturiskajai attīstībai, vai var noteikt tā sākotnējo izcelsmi un noskaidrot, kas bijuši pirmie saimniekorganismi?

To pēta un salīdzina zinātnieki visā pasaulē. Līdzko ir genoma informācija, to var  salīdzināt ar datu bāzēs esošajām vīrusa sekvencēm. Un te atkal ir lietas, kas nebūtu iespējamas pirms desmit, divdesmit gadiem, - ja nebūtu izpētīti sikspārņos atrastie vīrusi, mēs nezinātu, ka šī koronavīrusa tuvākais radinieks ir vīruss, kas mīt dzīvniekos. Ja gribam atrast vīrusa rezervuārus, būtu jāsekvencē vīrusi dzīvniekos. Pieņemu, ka šāda pētniecība notiek. 

Viens no iemesliem, kāpēc mūs biedē Covid-19 izraisošais vīruss, ir nezināmība. Cik tālu vīrusa pētniecībā esam pavirzījušies? 

Patiesībā šī pandēmija un tas, cik ātri tika noskaidrots vīruss, raksturo zinātnes attīstības līmeni. Ja Covid-19 uzliesmotu pirms trīsdesmit gadiem, paietu labs laiks, līdz mēs saprastu, kas tas par vīrusu.  Mūsdienu tehnoloģijas ļāva identificēt vīrusu dažu dienu laikā.  No vīrusa izzināšanas līdz sapratnei, kas tas par vīrusu un kā tas uzvedīsies, ir sperti milzu soļi. Nākamais līmenis ir noskaidrot, kā ar to cīnīties. Ņemot vērā, ka vīrusi ir iekššūnas parazīti, cīņa ar tiem ir krietni apgrūtināta.

No bioloģijas viedokļa vīruss ir viegli izpētāms un saprotams, bet to pašu nevar teikt par vīrusa izārstēšanu, jo jācīnās ar kaut ko, kas atrodas mūsu šūnās.

Līdzekļi, kas der bakteriālām infekcijām, vīrusu gadījumos neder.  Tieši tāpēc nav universālas gripas vakcīnas. Koronavīruss nav tik mainīgs kā gripas vīruss, tāpēc ir cerība, ka vakcīna pret to varētu darboties. Ja runājam par medikamentiem, ir divi varianti: tie varētu būt vērsti vai nu pret pašu vīrusu, vai orientēti uz to, lai novērstu vīrusa iekļūšanu šūnās. 

SARS-1 un MERS uzliesmoja pirms krietna laika, bet vakcīnas joprojām nav. 

Kad kļuva skaidrs, ka SARS-1 ir ierobežots, apstājās arī darbs pie vakcīnas izstrādes. Saistībā ar MERS iemesli bija citi - inficēšanās gadījumu bija maz, tapēc tika uzskatīts, ka lietderīgāk domāt par dzīvnieku vakcināciju, un pie tā tiek strādāts. Jāņem vērā, ka vakcīnas izstrādes laiks lielā mērā atkarīgs no finansējuma apjoma.

Runājot par koronavīrusu, izskatās, ka ar epidemioloģiskiem līdzekļiem to izskaust neizdosies, tāpēc nāksies vakcīnu novest līdz galam.

Kad vakcīna varētu būt gatava?

Godīgākā atbilde būtu atturēties no prognozēšanas. Spriežot pēc visa, pusotrs, divi gadi ar atvieglotiem klīniskās izpētes kritērijiem. 

Vai zāles būs ātrāk?

Intensīvi tiek strādāts pie zāļu pārprofilēšanas. Ir maz piemēru, kad vīruss ar zālēm tiek izārstēts, - drīzāk ierobežots, bet mēs atceramies, kaut vai HIV gadījumā, cik gadi bija vajadzīgi, lai zinātnieki nonāktu pie medikamentiem, kas iedarbojas specifiski. Domāju, ka varam cerēt uz nespecifisko iedarbību, kas medicīnā jau ir. 

Kāpēc slimības norises gaita un rezultāts ir tik atšķirīgi? Pirms dienām šokēja vēsts, ka cīņu ar Covid-19 zaudējis Latvijas Universitātes Sociālo zinātņu fakultātes lektors Rolands Tjarve - veselīgs cilvēks spēka gados, kuram it kā taču nebija par ko uztraukties.

Arī mani šī ziņa pārsteidza - pamatā tam, kāpēc katrs cilvēks reaģē tik individuāli un dažādi, ir bioloģija un ar to saistītie daudzie varbūtības elementi. Gadās, ka pat cilvēkam ar stipru imunitāti imūnā atbilde aiziet citu ceļu. Tas var būt atkarīgs no iepriekšējiem faktoriem - pārslimotajām slimībām, ģenētikas.

Šis ir spilgtākais piemērs, kas rāda, ka ne Covid-19, ne citu slimību gadījumā vienotas slimības norises gaitas stratēģijas nav.

Un tāpēc es gribu uzsvērt, ka pētniecība ir vajadzīga, jo, līdzko saslimstība mazinās, cilvēki sāk šaubīties: varbūt pētniecība nemaz tik ļoti nav jāturpina, gan jau kāds kaut kur izpētīs. Pat ja rezultātus iegūsim pēc tam, kad pandēmija būs beigusies, tas radīs sapratni par potenciālajām epidēmijām un citām slimībām. Paralēli tam, ka cīnāmies ar vīrusu, tas noteikti jāpēta. 

Pastāstiet par Covid-19 testēšanas standartiem: vai var diagnosticēt, kurā stadijā ir slimība, un vai iespējams noteikt - ir cilvēks izslimojis infekciju vai ne? 

Daudzi testēšanu uztver kā pašsaprotamu un domā, ka rezultāts jāgaida pārāk ilgi. Patiesībā šī testēšana, lai gan nav jaunākais zinātnes sasniegums, tomēr ir molekulārā diagnostika, ar kuras palīdzību vīruss tiek precīzi “noķerts”.  Ja nebūtu šīs metodes, mums būtu lielas problēmas.

Pirms gadiem divdesmit vīrusu varētu noteikt tikai pēc klīniskiem parametriem un antivielām, kas nedotu precīzu rezultātu. Šobrīd mūsu rokās ir spēcīgs ierocis.

Tomēr jāapzinās, ka  tam ir objektīvi trūkumi - mēs nevaram pateikt, vai cilvēks ir pārslimojis Covid-19. Tāpēc ļoti svarīgi ir izstrādāt antivielu testus, kas ļautu atbildēt uz citiem jautājumiem. 

Tātad antivielu testi ļaus noteikt, vai cilvēks kādreiz ir izslimojis Covid-19?

Pašreizējie antivielu testi ir neprecīzi, un iemesli tam ir divi - to spēja atpazīt konkrētā vīrusa antigēnu, kas bijis organismā,  un nespecifiskums - pārāk bieži rezultāts ir pozitīvs. Respektīvi, antivielas asinīs noreaģē ar testā esošo molekulu, kurai jābūt specifiskai arī gadījumos, ja cilvēks nav bijis inficēts. Domāju, ka problēma drīz tiks atrisināta, jo daudzas laboratorijas strādā ar dažādām metodēm.  

Aizvien vairāk cilvēku visā pasaulē apgalvo, ka ar Covid-19 izslimojuši jau pērn decembrī un janvārī. Vai ir pamats viņiem ticēt? 

Šajā laikā bija izplatītas saaukstēšanās slimības.

Domāju, ka daudziem bija līdzīgi simptomi, arī man, tāpēc nav brīnums, ka ienāk prātā doma “bet varbūt es jau izslimoju”.

Antivielu testi ir būtiski arī no epidemioloģiskā viedokļa, jo informācija liecina, ka ir daudz asimptomātisko saslimšanas gadījumu. Mēs visi apzināmies, ka tie, kas ir identificēti, ir tikai daļa no aisberga. Tāpēc tiem, kas mudina pārtraukt ierobežojumus, jāpatur prātā, ka saslimušo var būt vairāk. Sekvencējot vīrusu, mēs varēsim noskaidrot secību, kā saslimis cilvēks, kurš visu ievērojis, bet varbūt tikai vienu reizi aizgājis uz veikalu. 

Kā Latvijas biomedicīnas pētījumu un studiju centrā notiek koronavīrusa pētījumi?

Latvijas zinātnieki šai tēma pieiet atbildīgi - Latvijas zinātnes padome, lielākās universitātes un institūti ir apkopojuši virkni ideju, radot lielāku Covid-19 pētniecības platformu, lai pētītu ne vien akūtos gadījumus, bet analizētu, ko darīt tālāk. Vakcīnu izstrāde sadarbībā ar Šveices partneriem norit raiti. Runājot par sekvencēšanu, jāuzsver, ka tā nebūtu iespējama bez sadarbības ar testēšanas laboratorijām, Slimību profilakses un kontroles centra, slimnīcām. Operatīvi reaģēja arī Saeimas Ētikas komisija, jo, strādājot ar cilvēka materiālu, ir jāievēro ētikas normas. Pirmos vīrusa paraugus saņēmām no E.Gulbja laboratorijas. Nākamos gaidām no Latvijas Infektoloģijas centra. Ja palūkojamies pasaules kartē, Latvijā nosekvencēti ievērojami vairāk vīrusa paraugu nekā Austrumeiropas valstīs, arī Lietuva un Igaunija atpaliek. Mēs lielāka apjoma sekvencēšanu ar jaudīgiem aparātiem varējām noorganizēt, pateicoties Ķīnas gēnu izpētes lieluzņēmuma “BGI Group” meitas uzņēmumam “MGI Latvia” . 

Kurās valstīs vīrusa sekvencēšana notiek ļoti aktīvi?

Ir valstis, kas to pārvērtušas nacionālā iniciatīvā. Pirmajā vietā ir Islande, kur nosekvencēti visi vīrusa gadījumi. Lielbritānijā šai iniciatīvai piešķirti 20 miljoni eiro. Datubāzes faktiski ir visās rietumu valstīs.

Un šoreiz Latvija vīrusa pētniecībā ir pirmajās rindās attīstīto valstu vidū, jo pie mums sekvencēšana notiek kopš infekcijas izplatīšanās sākuma.